Das
technische Gebiet der vorliegenden Erfindung bezieht sich im Allgemeinen
auf drahtlose Kommunikation und im Besonderen auf eine Erzeugung
und Verwendung von Trainingssequenzen bei einer Kanalschätzung von
Kommunikationssystemen.The
Technical field of the present invention generally relates
on wireless communication and in particular on a generation
and use of training sequences in a channel estimation of
Communications systems.
In
der drahtlosen Kommunikation wird OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing = Orthogonal-Frequenzmultiplexverfahren)
wegen seiner wirksamen Verwendung eines Frequenzbands und einer
einfachen Implementierung als eine beliebte technische Lösung mit
hoher Spektrumausnutzung zum Realisieren einer hohen Datenrate,
vornehmlich in 4G-Drahtloskommunikationssystemen (Drahtloskommunikationssystemen
der 4. Generation) betrachtet. Üblicherweise
wird in einem OFDM-System eine verfügbare Bandbreite in eine Anzahl
von diskreten Kanälen
aufgeteilt, die einander überlappen
und orthogonal zueinander sind. Jeder diskrete Kanal ist als ein
Unterträger
definiert und weist eine gut definierte Frequenz auf. Jeder Unterträger trägt modellierte
Symbole, deren Amplitude und/oder Phase codierte Informationen darstellt.
Auf der Empfängerseite
können
empfangene OFDM-Symbole erst demoduliert werden, nachdem die Startzeit
jedes OFDM-Symbols identifiziert worden ist. Es ist daher eine Zeitsynchronisation
erforderlich, um die Zeitsteuerung der Symbole zu identifizieren. Aufgrund
von Kanalüberblendung
(Kanal-Fading), Interferenz, Rauschen usw. besteht jedoch ein Synchronisationsfehler.In
Wireless communication is OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing = Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
because of its effective use of a frequency band and a
easy implementation as a popular technical solution with
high spectrum utilization for realizing a high data rate,
primarily in 4G wireless communication systems (wireless communication systems
the 4th generation). Usually
In an OFDM system, an available bandwidth is numbered
of discrete channels
split, overlapping each other
and are orthogonal to each other. Each discrete channel is as one
subcarrier
defined and has a well-defined frequency. Each subcarrier carries modeled
Symbols whose amplitude and / or phase represent coded information.
On the receiver side
can
received OFDM symbols are first demodulated after the start time
each OFDM symbol has been identified. It is therefore a time synchronization
required to identify the timing of the symbols. by virtue of
of channel blending
(Channel fading), interference, noise, etc., however, there is a synchronization error.
Es
gibt zwei Arten von Synchronisationsfehler, und zwar einen frühen Synchronisationsfehler und
einen späten
Synchronisationsfehler. Die Auswirkungen des frühen Synchronisationsfehlers
auf nachfolgende Blöcke
können
so lange ignoriert werden, solange die geschätzte Startzeit in dem Bereich eines
zyklischen Präfixes
des Symbols liegt. Der späte
Synchronisationsfehler ist schädlicher
als der frühe
Synchronisationsfehler, und es ist kein wirksamer Schutz gegen diese
Art von Synchronisationsfehler vorgesehen.It
There are two types of synchronization errors, namely an early synchronization error and
a late one
Synchronization error. The effects of the early synchronization error
on subsequent blocks
can
be ignored as long as the estimated start time is in the range of one
cyclic prefix
the symbol lies. The late one
Synchronization error is more harmful
as the early one
Synchronization errors, and there is no effective protection against them
Type of synchronization error provided.
In
der Praxis wird die geschätzte
Symbolstartzeit um einen gewissen Betrag innerhalb des zyklischen
Präfixes
nach hinten verschoben, um die Wahrscheinlichkeit des späten Synchronisationsfehlers
zu verringern. Bei einem OFDM-System
mit einem Mehrwegefadingkanal (Mehrwegeüberblendungskanal) ist es jedoch
wahrscheinlicher, dass der späte
Synchronisationsfehler auftritt. Dies liegt in der Tatsache begründet, dass
die Startzeit des Signals, das durch den stärksten Weg gesendet wird (im
Gegensatz zu der Startzeit des Signals, das durch den schwächeren Weg
mit der kleinsten Ausbreitungsverzögerung gesendet wird), in der
Regel als die Startzeit des empfangenen Symbols für eine Zeitsynchronisation
genommen wird. Somit kann das im Vorhergehenden erwähnte Verfahren
eines Verschiebens der geschätzten
Symbolstartzeit in dieser Situation nur wenig Unterstützung bieten,
da der stärkste
Weg unter Umständen
eine wesentlich größere Ausbreitungsverzögerung als
der erste Weg aufweist.In
the practice becomes the esteemed
Symbol start time by a certain amount within the cyclic
prefix
shifted backwards to the likelihood of late synchronization error
to reduce. In an OFDM system
however, with a multi-channel fading channel (multipath blending channel) it is
more likely that the late
Synchronization error occurs. This is due to the fact that
the start time of the signal sent by the strongest path (in
Unlike the start time of the signal, by the weaker path
with the smallest propagation delay is sent), in the
Rule as the start time of the received symbol for a time synchronization
is taken. Thus, the above-mentioned method
a move of the estimated
Symbol launch time offer little support in this situation,
because the strongest
Way under circumstances
a much greater propagation delay than
the first way.
Um
die im Vorhergehenden erwähnte
Problematik zu vermeiden, konzentrieren sich ältere Lösungen auf speziell entworfene
Trainingssequenzen in dem Anfangsblockfeld oder ein längeres zyklisches
Präfix.
Derartige Lösungen
sind jedoch dahin gehend nachteilig, dass eine Modifikation des
Formats des Anfangsblockfelds oder Datenfelds benötigt wird
und die Modifikation unter Umständen
mit Vorgaben bei Kommunikationsstandards in Widerspruch steht.Around
the one mentioned above
To avoid problems, older solutions focus on specially designed ones
Training sequences in the header field or a longer cyclic one
Prefix.
Such solutions
However, they are disadvantageous in that a modification of
Format of the header field or data field is needed
and the modification under certain circumstances
conflicts with guidelines for communication standards.
Eine
weitere ältere
Lösung
ist auf eine gemeinsame Synchronisation und Kanalschätzung ausgerichtet.
Mit einer gemeinsamen Schätzung kann
ein genaueres Ergebnis als mit einer getrennten Schätzung erhalten
werden, jedoch ist der Rechenaufwand einer gemeinsamen Schätzung wesentlich höher als
der einer getrennten Schätzung.
Höherer Aufwand
führt zu
höheren
Kosten. Es wird eine verbesserte gemeinsame Schätzung vorgeschlagen, um eine
Kanalschätzung
durch gewichtetes Mitteln mehrerer Trainingssequenzen basierend
auf einer geschätzten
Potenz von Interferenz zu verbessern. In dem System mit dem späten Synchronisationsfehler
bringen jedoch sämtliche
empfangenen Trainingssequenzen eine große Interferenz mit sich, weshalb das
Verfahren eines gewichteten Mittelns keine Verbesserung bringt.A
other older ones
solution
is aligned to a common synchronization and channel estimation.
With a common estimate can
get a more accurate result than with a separate estimate
but the computational cost of a common estimate is much higher than
a separate estimate.
Higher effort
leads to
higher
Costs. An improved joint estimation is proposed to a
channel estimation
based on weighted averaging of multiple training sequences
on an esteemed
To improve the potency of interference. In the system with the late synchronization error
but bring all
received training sequences a great deal of interference, which is why the
Method of weighted averaging brings no improvement.
Ein
MIMO-OFDM-System (MIMO = Multiple Input Multiple Output = mehrere
Eingänge,
mehrere Ausgänge)
ist empfindlicher gegenüber
einem Synchronisationsfehler als ein SISO-OFDM-System (SISO = Single Input Single Output
= ein Eingang, ein Ausgang), da ein Synchronisationsfehler in einem Empfänger nicht
nur bei dem eigenen Empfänger eine
Interferenz einbringen kann, sondern auch andere Empfänger durcheinanderbringen
kann. Da verschiedene Zeitsteuerungsversätze zwischen mehreren Sendern
und einem einzigen Empfänger
bestehen, wird eine ideale Synchronisation oder frühe Synchronisation
für ein
Signal von einem Sender oft zu einer späten Synchronisation für ein Signal
von einem anderen Sender. In einem MIMO-OFDM-System ist ein Synchronisationsfehler
somit schwer zu vermeiden, selbst wenn die Takte eines gewissen Senders
und Empfängers
perfekt synchronisiert sind.One
MIMO-OFDM system (MIMO = Multiple Input Multiple Output = multiple
inputs,
several outputs)
is more sensitive
a synchronization error as a SISO OFDM system (SISO = Single Input Single Output
= an input, an output) because a synchronization error in a receiver is not
only with the own receiver one
Interference, but also confuse other recipients
can. Because different timing offsets between multiple senders
and a single receiver
will be an ideal synchronization or early synchronization
for a
Signal from a transmitter often results in a late synchronization for a signal
from another station. In a MIMO OFDM system, there is a synchronization error
thus hard to avoid, even if the beats of a certain transmitter
and receiver
are perfectly synchronized.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum
Erzielen einer robusten Kanalschätzung
in einem Kommunikationssystem und ein Kommunikationsverfahren zum
Erzielen einer robusten Kanalschätzung
in einem Kommunikationssystem mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.It is the object of the present invention to provide a device for achieving a robust channel estimation in a communication system and a communication method for achieving ei to provide a robust channel estimation in a communication system with improved characteristics.
Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren
gemäß Anspruch
6 gelöst.These
The object is achieved by a device according to claim 1 and a method
according to claim
6 solved.
Eine
Vorrichtung zum Erzielen einer robusten Kanalschätzung in einem Kommunikationssystem
umfasst einen Trainingsse quenzgenerator zum Erzeugen einer Trainingssequenz.
Ein Formatierer setzt die Trainingssequenz in einen Rahmen ein.
Es wird ein Sendemodul eingesetzt, um den Rahmen zu senden. Der
Trainingssequenzgenerator umfasst ferner einen Symbolgenerator zum
Erzeugen einer Mehrzahl von Trainingssymbolen, die eine vorbestimmte
Randbedingung erfüllen,
derart, dass die Trainingssymbole gegenüber einem Synchronisationsfehler
unempfindlich sind, und eine Trainingssequenzbildungseinheit, die
die Trainingssequenz aus den durch den Trainingssymbolgenerator
erzeugten Trainingssymbolen bildet.A
Device for obtaining a robust channel estimation in a communication system
includes a training sequence generator for generating a training sequence.
A formatter puts the training sequence in a frame.
A transmitter module is used to send the frame. Of the
Training sequence generator further comprises a symbol generator for
Generating a plurality of training symbols representing a predetermined one
Fulfill boundary condition,
such that the training symbols are against a synchronization error
insensitive, and a training sequence forming unit, the
the training sequence from the training symbol generator
forms generated training symbols.
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich
auf gleiche Teile beziehen, näher
erläutert.
Es zeigen:preferred
embodiments
The present invention will be described below with reference to FIG
the accompanying drawings, in which like reference numerals
refer to the same parts, closer
explained.
Show it:
1 ein
Blockdiagramm, das die Konfiguration eines OFDM-Systems veranschaulicht,
das ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung implementiert, wobei das OFDM-System einen Trainingssequenzgenerator
und eine Kanalschätzeinrichtung
umfasst; 1 10 is a block diagram illustrating the configuration of an OFDM system implementing an embodiment of the invention, the OFDM system including a training sequence generator and a channel estimator;
2 ein
Blockdiagramm, das eine exemplarische Konfiguration des Trainingssequenzgenerators
der 1 veranschaulicht, wobei der Trainingssequenzgenerator
ferner einen Trainingssymbolgenerator und eine Trainingssequenzformatierungseinheit
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst; 2 FIG. 4 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of the training sequence generator of FIG 1 The training sequence generator further comprises a training symbol generator and a training sequence formatting unit according to an embodiment of the present invention;
3 ein
Diagramm, das eine durch den Trainingssequenzgenerator der 1–2 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugte exemplarische Trainingssequenz veranschaulicht; 3 a diagram that one through the training sequence generator of 1 - 2 illustrated exemplary training sequence generated according to an embodiment of the invention;
4 ein
Diagramm, das eine weitere durch den Trainingssequenzgenerator der 1–2 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugte exemplarische Trainingssequenz veranschaulicht; 4 a diagram showing another through the training sequence generator of 1 - 2 illustrated exemplary training sequence generated according to an embodiment of the invention;
5 ein
Blockdiagramm, das eine exemplarische Konfiguration des Trainingssymbolgenerators
der 2 gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung veranschaulicht; 5 FIG. 4 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of the training symbol generator of FIG 2 illustrated in accordance with an embodiment of the invention;
6 ein
Flussdiagramm, das den Prozess eines Erzeugens von Trainingssymbolen
durch den Trainingssymbolgenerator der 2 veranschaulicht; 6 a flow chart illustrating the process of generating training symbols by the training symbol generator of 2 illustrated;
7 ein
Diagramm, das einen Rahmen veranschaulicht, in dem die Trainingssequenz
der 3 in ein Nutzlastfeld gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung eingesetzt wird; 7 a diagram illustrating a frame in which the training sequence of the 3 is used in a payload field according to an embodiment of the invention;
8 ein
Diagramm, das den Kanalschätzprozess
mit einer Trainingssequenz in einem OFDM-System veranschaulicht; 8th a diagram illustrating the channel estimation process with a training sequence in an OFDM system;
9A ein
Diagramm, das eine ideale Synchronisation veranschaulicht; 9A a diagram illustrating an ideal synchronization;
9B ein
Diagramm, das eine frühe
Synchronisation veranschaulicht; 9B a diagram illustrating an early synchronization;
9C ein
Diagramm, das eine späte
Synchronisation veranschaulicht; 9C a diagram illustrating a late synchronization;
10 ein
Blockdiagramm, das eine exemplarische Konfiguration eines Senders
in einem MIMO-OFDM-System gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 10 10 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a transmitter in a MIMO OFDM system according to an embodiment of the present invention;
11 ein
Diagramm, das ein Beispiel von für
ein MIMO-OFDM-System
verwendeten herkömmlichen
Trainingssequenzen veranschaulicht; 11 Fig. 3 is a diagram illustrating an example of conventional training sequences used for a MIMO OFDM system;
12 ein
Diagramm, das ein Beispiel der für
ein MIMO-OFDM-System
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendeten Trainingssequenzen veranschaulicht; 12 3 is a diagram illustrating an example of the training sequences used for a MIMO OFDM system according to an embodiment of the invention;
13A ein Diagramm, das eine Konstellation der gesendeten
Symbole veranschaulicht; 13A a diagram illustrating a constellation of the transmitted symbols;
13B ein Diagramm, das die empfangenen Symbole
veranschaulicht, die unter Verwendung von herkömmlichen Trainingssequenzen
erhalten werden; 13B a diagram illustrating the received symbols obtained using conventional training sequences;
13C ein Diagramm, das die empfangenen Symbole
veranschaulicht, die unter Verwendung der gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erzeugten Trainingssequenzen erhalten
werden; 13C Fig. 3 is a diagram illustrating the received symbols obtained using the training sequences generated in accordance with one embodiment of the present invention;
14 ein
Diagramm, das die Ergebnisse der Kanalschätzung unter Verwendung von
herkömmlichen
Trainingssequenzen und unter Verwendung der gemäß der Erfindung erzeugten Trainingssequenzen
veranschaulicht; und 14 a diagram illustrating the results of channel estimation using conventional training sequences and using the training sequences generated according to the invention; and
15 ein
Diagramm, das die Auswirkung eines Synchronisationsfehlers auf eine
Kanalschätzung
veranschaulicht. 15 a diagram illustrating the effect of a synchronization error on a channel estimation.
1 ist
ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines OFDM-Systems 100 veranschaulicht, das
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung implementiert. Alternativ können auch andere Typen von Kommunikationssystemen
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung implementieren. Wie in 1 zu
sehen ist, umfasst das OFDM-System 100 einen Sender 110 und
einen Empfänger 120 zur drahtlosen
Kommunikation. Auch wenn lediglich ein Sender und ein Empfänger in 1 gezeigt
sind, kann das OFDM-System 100 eine beliebige Anzahl von
Sendern und Empfängern
umfassen. 1 is a block diagram illustrating the configuration of an OFDM system 100 illustrating implementing an embodiment of the invention. Alternatively, other types of communication systems may implement embodiments of the present invention. As in 1 can be seen, includes the OFDM system 100 a transmitter 110 and a receiver 120 for wireless communication. Even if only one transmitter and one receiver in 1 can be shown, the OFDM system 100 include any number of senders and receivers.
Der
Sender 110 in dem OFDM-System 100 umfasst einen
Basisbandmodulator 111, einen Seriell-Parallel-Umsetzer
(S/P-Umsetzer) 112,
ein IFFT-Modul (IFFT = Inverse Fast Fourier Transform = inverse
schnelle Fourier-Transformation) 113, eine Zyklisches-Präfix-Einsetzeinrichtung 114,
einen Parallel-Seriell-Umsetzer (P/S-Umsetzer) 115, einen Trainingssequenzgenerator 116,
einen Formatierer 117, einen Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler) 118 und
eine Antenne (Tx) 119.The transmitter 110 in the OFDM system 100 includes a baseband modulator 111 , a serial-to-parallel converter (S / P converter) 112 , an IFFT module (IFFT = Inverse Fast Fourier Transform = Inverse Fast Fourier Transform) 113 , a cyclic prefix inserter 114 , a parallel-to-serial converter (P / S converter) 115 , a training sequence generator 116 , a formatter 117 , a digital-to-analog converter (D / A converter) 118 and an antenna (Tx) 119 ,
Die über den
Sender 110 an den Empfänger 120 zu
liefernden Informationsbits werden zuerst in den Basisbandmodulator 111 des
Senders 110 eingegeben. Der Basisbandmodulator 111 führt an den Informationsbits
eine Basisbanddigitalmodulation (beispielsweise Quellencodierung,
Verschachtelung, QPSK/QAM-Abbilden (QPSK/QAM-Mapping; QPSK = Quadrature
Phase Shift Keying = Vierphasenumtastung; QAM = Quadrature Amplitude
Modulation = Quadratur-Amplitudenmodulation) usw.) durch und stellt
die ausgegebenen seriellen Informationssymbole dem S/P-Umsetzer 112 zur
Verfügung.The over the transmitter 110 to the recipient 120 information bits to be supplied first to the baseband modulator 111 the transmitter 110 entered. The baseband modulator 111 performs baseband digital modulation on the information bits (eg, source coding, interleaving, QPSK / QAM mapping (QPSK = Quadrature Phase Shift Keying = QAMK = Quadrature Amplitude Modulation), etc.) and provides the output serial information symbols to the S / P converter 112 to disposal.
Der
S/P-Umsetzer 112 setzt die eingegeben seriellen Informationssymbole
in mehrere parallele Symbole gemäß der Anzahl
der Unterträger
um und stellt die parallelen Symbole dem IFFT-Modul 113 zur Verfügung. Das
IFFT-Modul 113 führt
an den eingegebenen parallelen Symbolen eine inverse schnelle Fourier-Transformation
durch, um parallele OFDM-Symbole
zu erhalten und gibt die parallelen OFDM-Symbole an die Zyklisches-Präfix-Einsetzeinrichtung 114 aus.
Die Zyklisches-Präfix-Einsetzeinrichtung 114 fügt jedem
der OFDM-Symbole ein zyklisches Präfix hinzu und gibt die OFDM-Symbole (denen die
zyklischen Präfixe
hinzugefügt
worden sind oder in dieselben eingefügt worden sind) an den P/S-Umsetzer 115 aus.
Der P/S-Umsetzer 115 setzt die eingegebenen parallelen
OFDM-Symbole in eine serielle OFDM-Symbolsequenz um. Die im Vorhergehenden
genannten Prozesse, die zwischen dem S/P-Umsetzer 112 und
dem P/S-Umsetzer 115 durchgeführt werden, sind als OFDM-Modulation
bekannt und können
unter Verwendung beliebiger bekannter OFDM-Modulationseinrichtungen durchgeführt werden.
Der Aufbau und die Funktionen der Module 112–115 ist
somit nachfolgend nicht ausführlicher
beschrieben.The S / P converter 112 converts the input serial information symbols into a plurality of parallel symbols according to the number of sub-carriers, and sets the parallel symbols to the IFFT module 113 to disposal. The IFFT module 113 performs an inverse fast Fourier transform on the input parallel symbols to obtain parallel OFDM symbols and outputs the parallel OFDM symbols to the cyclic prefix inserter 114 out. The cyclic prefix insertion device 114 adds a cyclic prefix to each of the OFDM symbols and passes the OFDM symbols (to which the cyclic prefixes have been added or inserted) to the P / S converter 115 out. The P / S converter 115 converts the input parallel OFDM symbols into a serial OFDM symbol sequence. The above processes, between the S / P converter 112 and the P / S converter 115 are known as OFDM modulation and can be performed using any known OFDM modulation means. The structure and functions of the modules 112 - 115 is thus not described in more detail below.
Bei
einem Bereitstellen einer Trainingssequenz für eine Kanalschätzung erzeugt
das OFDM-System 100 eine vorbestimmte Trainingssequenz
und setzt dieselbe in einen Rahmen ein. Das OFDM-System 100 erreicht
dies unter Verwendung des Trainingssequenzgenerators 116 zum
Erzeugen der Trainingssequenzen. Jede der Sequenzen umfasst einen
Satz von eigens entworfenen Trainingssymbolen. Sowohl der Trainingssequenzgenerator 116 als
der P/S-Umsetzer 115 sind mit dem Formatierer 117 gekoppelt.
Gemäß einem
vorgeschriebenen Format des Rahmens (d. h. das Format, das gemäß dem Kommunikationsstandard,
den das Kommunikationssystem 100 anwendet, definiert ist)
kombiniert der Formatierer 117 die von dem P/S-Umsetzer 115 bereitgestellten
OFDM-Symbole, die von dem Trainingssequenzgenerator 116 bereitgestellte Trainingssequenz
und jegliche weiteren erforderlichen Daten zur Bildung eines zu
sendenden Rahmens. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Trainingssequenz in einen Anfangsblockabschnitt
des Rahmens eingesetzt, und die von dem P/S-Umsetzer 115 bereitgestellte
OFDM-Symbolsequenz wird in ein Nutzlastfeld des Rahmens eingesetzt.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Trainingssequenz in das Nutzlastfeld des
Rahmens eingesetzt.In providing a channel estimation training sequence, the OFDM system generates 100 a predetermined training sequence and inserts it into a frame. The OFDM system 100 accomplishes this using the training sequence generator 116 for generating the training sequences. Each of the sequences includes a set of specially designed training symbols. Both the training sequence generator 116 as the P / S converter 115 are with the formatter 117 coupled. In accordance with a prescribed format of the frame (ie the format, according to the communication standard, the communication system 100 applies), the formatter combines 117 that from the P / S converter 115 provided OFDM symbols generated by the training sequence generator 116 provided training sequence and any further data required to form a frame to be sent. According to an embodiment of the invention, the training sequence is inserted into a header portion of the frame, and that of the P / S converter 115 provided OFDM symbol sequence is inserted into a payload field of the frame. In an alternative embodiment of the invention, the training sequence is inserted in the payload field of the frame.
Nach
dem Bilden des Rahmens mit der Trainingssequenz stellt der Formatierer 117 den
zu sendenden Rahmen dem D/A-Wandler 118 zur Verfügung. Der
Rahmen wird durch den D/A-Wandler 118 in Analogsignale
umgesetzt und dann über
die Antenne Tx 119 an den Empfänger 120 gesendet.
Der D/A-Wandler 118 und die Antenne Tx 119 können zu einem
Sendemodul zusammengenommen werden. Der Aufbau und die Funktionen
dieser Module 118–119 sind
bekannt und werden nachfolgend nicht ausführlicher beschrieben.After formatting the frame with the training sequence, the formatter sets 117 the frame to be sent to the D / A converter 118 to disposal. The frame is going through the D / A converter 118 converted into analog signals and then via the antenna Tx 119 to the recipient 120 Posted. The D / A converter 118 and the antenna Tx 119 can be combined to form a transmission module. The structure and functions of these modules 118 - 119 are known and will not be described in more detail below.
Die
Konfiguration des Empfängers 120 und die
in demselben durchgeführten
Prozesse sind nachfolgend zusammen mit Bezug auf 1 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Empfänger 120 eine
Antenne Rx 121, einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 122,
eine Synchronisiereinrichtung 123, einen Extrahierer 124,
einen Seriell-Parallel-Umsetzer
(S/P-Umsetzer) 125, eine Zyklisches-Präfix-Entfernungseinrichtung 126,
ein FFT-Modul (FFT = Fast Fourier Transform = schnelle Fourier-Transformation) 127,
eine Kanalschätzeinrichtung 128,
einen Entzerrer 129, einen Parallel-Seriell-Umsetzer (2/S-Umsetzer) 130 und
einen Basisbanddemodulator 131.The configuration of the receiver 120 and the processes performed therein are described below with reference to FIG 1 described. As in 1 is shown, the recipient includes 120 an antenna Rx 121 , an analog-to-digital converter (A / D converter) 122 , a synchronizer 123 , an extractor 124 , a serial-to-parallel converter (S / P converter) 125 , a cyclic prefix removal device 126 , an FFT module (FFT = fast Fourier transform) 127 , a channel estimator 128 , an equalizer 129 , a parallel-to-serial converter (2 / S converter) 130 and a baseband demodulator 131 ,
Die
von dem Sender 110 gesendeten Signale werden durch die
Antenne Rx 121 in dem Empfänger 120 empfangen.
Die empfangenen Signale werden dann durch den A/D-Wandler 122 in
einen digitalen Stoß (Burst)
umgesetzt und anschließend
der Synchronisiereinrichtung 123 zur Verfügung gestellt. Die
Synchronisiereinrichtung 123 führt an dem Burst eine Zeitsynchronisation
und eine Rahmensynchronisation durch, um den gesendeten Rahmen wiederzugewinnen,
und stellt den wiedergewonnenen Rahmen dem Extrahierer 124 zur
Verfügung.
Der Extrahierer 124 extrahiert die Trainingssequenz aus
dem Rahmen und stellt die extrahierte Trainingssequenz der Kanalschätzeinrichtung 128 zur
Verfügung.
Da das Muster der ursprünglichen
Trainingssequenz vorbestimmt und dem Empfänger bekannt ist, kann die
Kanalschätzeinrichtung 128 mit
der empfangenen Trainingssequenz eine Kanalschätzung durchführen. Das
Ergebnis der Kanalschätzung
kann für viele
Zwecke verwendet werden. Bei dem in 1 gezeigten
Beispiel wird das Ergebnis der Kanalschätzung von der Kanalschätzeinrichtung 128 dem
Entzerrer 129 für
eine Kanalentzerrung zur Verfügung gestellt.The one from the transmitter 110 transmitted signals are transmitted through the antenna Rx 121 in the recipient ger 120 receive. The received signals are then passed through the A / D converter 122 converted into a digital burst (burst) and then the synchronizer 123 made available. The synchronizer 123 performs time synchronization and frame synchronization on the burst to recover the transmitted frame, and places the retrieved frame to the extractor 124 to disposal. The extractor 124 extracts the training sequence from the frame and places the extracted training sequence of the channel estimator 128 to disposal. Since the pattern of the original training sequence is predetermined and known to the receiver, the channel estimator can 128 perform a channel estimation with the received training sequence. The result of the channel estimation can be used for many purposes. At the in 1 As shown, the result of the channel estimation is from the channel estimator 128 the equalizer 129 provided for channel equalization.
Der
Extrahierer 124 extrahiert aus dem rückgewonnenen Rahmen auch die
OFDM-Symbolsequenz, die die ursprünglichen Daten trägt, und
stellt die OFDM-Symbolsequenz dem S/P- Umsetzer 125 zur Verfügung. Die
OFDM-Symbolsequenz wird durch den S/P-Umsetzer 125 in parallele
Symbole umgesetzt, und die parallelen Symbole werden in die Zyklisches-Präfix-Entfernungseinrichtung 126 eingegeben.
Die Zyklisches-Präfix-Entfernungseinrichtung 126 entfernt
das zyklische Präfix
von jedem OFDM-Symbol und stellt die verarbeiteten parallelen OFDM-Symbole
dem FFT-Modul 127 zur Verfügung. Das FFT-Modul 127 führt eine
schnelle Fourier-Transformation
an den eingegebenen parallelen OFDM-Symbolen durch, um die parallelen
Informationssymbole wiederzugewinnen, und stellt die verarbeiteten
Symbole dem Entzerrer 129 zur Verfügung.The extractor 124 Also extracts from the retrieved frame the OFDM symbol sequence carrying the original data and places the OFDM symbol sequence to the S / P converter 125 to disposal. The OFDM symbol sequence is passed through the S / P converter 125 converted into parallel symbols, and the parallel symbols are put into the cyclic prefix removal means 126 entered. The cyclic prefix removal device 126 removes the cyclic prefix from each OFDM symbol and places the processed parallel OFDM symbols into the FFT module 127 to disposal. The FFT module 127 performs a fast Fourier transform on the input parallel OFDM symbols to recover the parallel information symbols, and places the processed symbols in the equalizer 129 to disposal.
Der
Entzerrer 129 führt
unter Verwendung des von der Kanalschätzeinrichtung 128 bereitgestellten
Ergebnisses eine Kanalentzerrung an den eingegebenen Informationssymbolen
durch und stellt die entzerrten Informationssymbole dem P/S-Umsetzer 130 zur
Verfügung.
Der P/S-Umsetzer 130 setzt die parallelen Informationssymbole
in eine serielle Symbolsequenz um und stellt die Symbolsequenz dem
Basisbanddemodulator 131 zur Verfügung. Der Basisbanddemodulator 131 führt eine
Basisbanddemodulation (beispielsweise Rückabbilden (demapping), Entschachteln,
Decodieren usw.) an der eingegebenen Symbolsequenz durch, um die
ursprünglichen
Informationsbits wiederzugewinnen. Der Aufbau und die Funktionen
der Module 121–123, 125–127 und 130–131 sind
bekannt und können
mit bekannten Einrichtungen implementiert werden. Sie sind nachfolgend
somit nicht ausführlicher
beschrieben.The equalizer 129 performs using the channel estimator 128 provides channel equalization on the input information symbols and provides the equalized information symbols to the P / S converter 130 to disposal. The P / S converter 130 converts the parallel information symbols into a serial symbol sequence and sets the symbol sequence to the baseband demodulator 131 to disposal. The baseband demodulator 131 performs baseband demodulation (e.g., demapping, deinterleaving, decoding, etc.) on the input symbol sequence to recover the original information bits. The structure and functions of the modules 121 - 123 . 125 - 127 and 130 - 131 are known and can be implemented with known devices. They are therefore not described in detail below.
Wie
es im Vorhergehenden beschrieben ist, wird die Kanalschätzung in
dem OFDM-System 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung durch Einsatz von Trainingssequenzen durchgeführt. Die
Charakteristiken der Trainingssequenzen sind essentiell für die Kanalschätzung.As described above, the channel estimation becomes in the OFDM system 100 performed according to an embodiment of the present invention by use of training sequences. The characteristics of the training sequences are essential for channel estimation.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden die Trainingssequenzen derart erzeugt, dass
sie gegenüber
einem Synchronisationsfehler unempfindlich sind. Die gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugten Trainingssequenzen unterscheiden sich von
den herkömmlichen und
können
verschiedene Vorteile für
eine Kanalschätzung
bringen.According to one
embodiment
According to the invention, the training sequences are generated such that
she opposite
a synchronization error are insensitive. The according to one
embodiment
Training sequences generated by the invention differ from
the conventional and
can
different benefits for
a channel estimate
bring.
2 zeigt
eine exemplarische Konfiguration des Trainingssequenzgenerators 116 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Trainingssequenzgenerator 116 umfasst
hauptsächlich einen
Trainingssymbolgenerator 1161 und eine Trainingssequenzbildungseinheit 1162,
die mit dem Trainingssymbolgenerator 1161 gekoppelt ist.
Der Trainingssymbolgenerator 1161 erzeugt aufeinanderfolgende
Trainingssymbole, die die gemäß der Erfindung
entworfene Randbedingung erfüllen
und stellt die aufeinanderfolgenden Trainingssymbole der Trainingssequenzbildungseinheit 1162 zur
Verfügung. Die
Trainingssequenzbildungseinheit 1162 führt einen notwendigen Prozess
an den Trainingssymbolen durch und kombiniert die Trainingssymbole
zur Bildung von Trainingssequenzen. Beispielsweise fügt die Trainingssequenzbildungseinheit 1162 jedem Trainingssymbol
ein zyklisches Präfix
hinzu und verkettet die Trainingssymbole, denen das zyklische Präfix hinzugefügt worden
ist, zur Bildung einer Trainingssequenz. 2 shows an exemplary configuration of the training sequence generator 116 according to an embodiment of the invention. The training sequence generator 116 mainly includes a training symbol generator 1161 and a training sequence formation unit 1162 that with the training symbol generator 1161 is coupled. The training symbol generator 1161 generates successive training symbols that satisfy the boundary condition designed according to the invention and provides the successive training symbols of the training sequence building unit 1162 to disposal. The training sequence formation unit 1162 Performs a necessary process on the training symbols and combines the training symbols to form training sequences. For example, the training sequence building unit adds 1162 Add a cyclic prefix to each training symbol and concatenate the training symbols to which the cyclic prefix has been added to form a training sequence.
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
erzeugt der Trainingssymbolgenerator 1161 Trainingssymbole
auf die folgende Art und Weise: Die aufeinanderfolgenden Trainingssymbole
werden derart erzeugt, dass jedes Symbol eine zyklisch nach links
verschobene Version des vorherigen in einem Zeitbereich ist. Nimmt
man an, dass die Anzahl von Abtastwerten/Segmenten in dem zyklischen
Präfix
eines Trainingssymbols NCP ist und der Betrag
von Verschiebung NCP Segmente des Trainingssymbols
ist, dann ist ersichtlich, dass die Zeitbereichsrandbedingung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
als ti+1(n) = ti((n
+ NCP) mod N) ausgedrückt werden kann, wobei ti(n) das n-te Segment des i-ten Trainingssymbols
ist, N die Anzahl von in einem Trainingssymbol enthaltenen Segmenten
ist und (.)mod N den Modul von N anzeigt.According to this embodiment, the training symbol generator generates 1161 Training symbols in the following manner: The successive training symbols are generated such that each symbol is a cyclically left-shifted version of the previous one in a time domain. Assuming that the number of samples / segments in the cyclic prefix of a training symbol is N CP and the amount of displacement N CP is segments of the training symbol, then it can be seen that the time domain margin condition according to this embodiment is t i + 1 (n) = t i ((n + N CP ) mod N), where t i (n) is the nth segment of the ith training symbol, N is the number of segments contained in a training symbol, and (.) mod N indicates the modulus of N.
Wenn
beispielsweise angenommen wird, dass das zyklische Präfix eines
Trainingssymbols lediglich ein Segment umfasst, d. h. NCP =
1, und jedes Trainingssymbol vier aufeinanderfolgende Segmente aufweist,
dann erzeugt, wenn das erste Trainingssymbol in dem Zeitbereich
als {t1(1), t1(2),
t1(3), t1(4)} ausgedrückt ist,
der Trainingssymbolgenerator 1161 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung {t1(2), t1(3), t1(4), t1(1)} als
das zweite Trainingssymbol, {t1(3), t1(4), t1(1), t1(2)} als das dritte Trainingssymbol, usw.
Die Trainingssequenzbildungseinheit 1162 fügt als das
zyklische Präfix
dem ersten Trainingssymbol t1(4) hinzu,
dem zweiten Trainingssymbol t1(1) hinzu,
dem dritten Trainingssymbol t1(2) hinzu,
usw., um eine Trainingssequenz zu bilden. Die gebildete Zeitbereichstrainingssequenz
ist in 3 gezeigt.For example, suppose that the cyclic prefix of a training symbol comprises only one segment, ie, N CP = 1, and each training symbol has four consecutive segments When the first training symbol in the time domain is expressed as {t 1 (1), t 1 (2), t 1 (3), t 1 (4)}, then the training symbol generator generates 1161 according to the embodiment of the invention {t 1 (2), t 1 (3), t 1 (4), t 1 (1)} as the second training symbol, {t 1 (3), t 1 (4), t 1 (1), t 1 (2)} as the third training symbol, etc. The training sequence formation unit 1162 adds as the cyclic prefix to the first training symbol t 1 (4), the second training symbol t 1 (1), the third training symbol t 1 (2), etc., to form a training sequence. The formed time domain training sequence is in 3 shown.
Wie
aus 3 ersichtlich ist, ist das zyklische Präfix t1(1) des zweiten Trainingssymbols auch das
zyklische Suffix des ersten Trainingssymbols, das zyklische Präfix des
dritten Trainingssymbols ist auch das zyklische Suffix des zweiten
Trainingssymbols usw. Die zyklischen Präfixe aller gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugten nachfolgenden Trainingssymbole weisen derartige
Dualfunktionen auf. Als Folge erhalten sämtliche Trainingssymbole in
der Sequenz sowohl ein zyklisches Präfix als auch ein zyklisches
Suffix. Dies ist bei einem Durchführen einer robusten Kanalschätzung von
Vorteil, wie es nachfolgend erläutert
ist.How out 3 is apparent, the cyclic prefix t 1 (1) of the second training symbol is also the cyclic suffix of the first training symbol, the cyclic prefix of the third training symbol is also the cyclic suffix of the second training symbol, etc. The cyclic prefixes of all subsequent ones generated according to the embodiment of the invention Training symbols have such dual functions. As a result, all training symbols in the sequence receive both a cyclic prefix and a cyclic suffix. This is advantageous in performing a robust channel estimation, as explained below.
Die
in 3 gezeigte Sequenz ist lediglich ein Beispiel.
Für beliebige
andere Werte von NCP und der Anzahl der
Segmente eines Trainingssymbols kann die Trainingssequenz in ähnlicher
Weise durch Durchführen
einer zyklischen Linksverschiebung an dem aktuellen Trainingssymbol
zum Erzeugen des nächsten
erzeugt werden. 4 zeigt beispielsweise eine
gemäß der Erfindung
erzeugte Trainingssequenz für
den Fall, dass das zyklische Präfix
eines Trai ningssymbols zwei Segmente umfasst und jedes Trainingssymbol
vier aufeinanderfolgende Segmente aufweist. Da jedes gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugte Trainingssymbol in der Trainingssequenz eine
zyklisch nach links verschobene Version des vorhergehenden ist,
kann der im Vorhergehenden beschriebene Trainingssymbolgenerator 1161 unter
Verwendung einer Schiebeeinrichtung zur zyklischen Linksverschiebung
implementiert werden.In the 3 The sequence shown is just an example. For any other values of N CP and the number of segments of a training symbol, the training sequence may similarly be generated by performing a cyclic left shift on the current training symbol to generate the next one. 4 shows, for example, a training sequence generated in accordance with the invention in the event that the cyclic prefix of a training symbol comprises two segments and each training symbol has four consecutive segments. Since each training symbol generated in accordance with an embodiment of the invention in the training sequence is a cyclically left-shifted version of the previous one, the training symbol generator described above may 1161 be implemented using a cyclic left shift shifter.
5 ist
ein Diagramm, das eine exemplarische Konfiguration des Trainingssymbolgenerators 1161 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung veranschaulicht. Wie in 5 gezeigt
ist, kann der Trainingssymbolgenerator eine Schiebeeinrichtung zur
zyklischen Linksverschiebung 501 und einen Ausgabepuffer 502 umfassen.
Der Ausgabepuffer 502 ist mit der Trainingssequenzbildungseinheit 1162 gekoppelt,
um die Trainingssymbole an die Trainingssequenzbildungseinheit 1162 zum
Einsetzen von zyklischen Präfixen
und Verketten auszugeben. Der Ausgabepuffer 502 ist auch
mit dem Eingang der Schiebeeinrichtung zur zyklischen Linksverschiebung 501 gekoppelt,
um das aktuelle ausgegebene Trainingssymbol der Schiebeeinrichtung
zur zyklischen Linksverschiebung 501 zum Erzeugen des nächsten Trainingssymbols
zurückzuführen. Es
sollte beachtet werden, dass der Ausgabepuffer 502 mit dem
ersten Trainingssymbol der Trainingssequenz initialisiert wird.
Das erste Trainingssymbol kann vorbestimmt und in einer bestimmten
Speicherungseinheit (nicht gezeigt) gespeichert sein oder durch
ein Bauteil wie beispielsweise eine Steuerung (nicht gezeigt) erzeugt
werden. Dabei kann der Ausgabepuffer 502 des Trainingssymbolgenerators 1161,
wenn er initialisiert wird, mit der Steuerung gekoppelt werden,
um das erste Trainingssymbol zu empfangen und von demselben gefüllt zu werden.
Auch wenn dies nicht gezeigt ist, kann es eine Steuerung zum Steuern
des Betriebs des Trainingssymbolgenerators 1161, beispielsweise
zum Steuern des Betrags von Verschiebung der Schiebeeinrichtung
zur zyklischen Linksverschiebung 501, geben. 5 FIG. 13 is a diagram illustrating an exemplary configuration of the training symbol generator 1161 illustrated according to an embodiment of the invention. As in 5 2, the training symbol generator may include a cyclic left shift shifter 501 and an output buffer 502 include. The output buffer 502 is with the training sequence forming unit 1162 coupled to the training symbols to the training sequence building unit 1162 to issue cyclic prefixes and concatenations. The output buffer 502 is also with the input of the shifter for cyclic left shift 501 coupled to the current output training symbol of the cyclic left shift shifter 501 to generate the next training symbol. It should be noted that the output buffer 502 is initialized with the first training symbol of the training sequence. The first training symbol may be predetermined and stored in a particular storage unit (not shown) or generated by a component such as a controller (not shown). The output buffer 502 of the training symbol generator 1161 when initialized, be coupled to the controller to receive and fill the first training symbol. Although not shown, there may be a controller for controlling the operation of the training symbol generator 1161 For example, for controlling the amount of shift of the shifter for cyclic left shift 501 , give.
6 ist
ein Flussdiagramm, das den Prozess veranschaulicht, den der Trainingssymbolgenerator 1161 zur
Erzeugung von Trainingssymbolen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung durchläuft.
An dem Anfang wird die anfängliche
Ausgabe der Schiebeeinrichtung zur zyklischen Linksverschiebung 501 auf
das erste Trainingssymbol eingestellt, d. h. der Ausgabepuffer 502 wird
mit dem ersten Trainingssymbol gefüllt (Schritt S601). Anschließend wird
das Symbol in dem Ausgabepuffer 502 als das erste Trainingssymbol
bei Schritt S602 ausgegeben. Wenn bei Schritt S603 bestimmt wird, dass
mehr aufeinanderfolgende Trainingssymbole erforderlich sind, fährt der
Prozess zu Schritt S604 zum Bilden des nächsten Trainingssymbols fort.
Bei Schritt S604 wird die Ausgabe des Puffers 502 als das
Eingabesymbol der Schiebeeinrichtung zur zyklischen Linksverschiebung 501 in
den Eingang der Schiebeeinrichtung zur zyklischen Linksverschiebung 501 zurückgespeist.
Anschließend
führt die Schiebeeinrichtung
zur zyklischen Linksverschiebung 501 bei Schritt S605 eine
zyklische Linksverschiebung an dem Eingabesymbol durch und gibt das
verschobene Symbol bei Schritt S602 als das nächste Trainingssymbol aus.
Wie es im Vorhergehenden beschrieben ist, wird der Betrag der Verschiebung
gemäß der Anzahl
von Segmenten in dem zyklischen Präfix jedes Symbols bestimmt.
Wenn mehr Trainingssymbole erforderlich sind („N” in Schritt S603), wird der
Prozess von Schritt S604 zu S605 und zu S602 wiederholt. Auf diese
Weise werden eines nach dem anderen die aufeinanderfolgenden Trainingssymbole
erzeugt. Wenn die Anzahl der erzeugten aufeinanderfolgenden Trainingssymbole die
zur Bildung der Trainingssequenz erforderliche Anzahl erreicht („X” in Schritt
S603), endet der Prozess. 6 Figure 13 is a flow chart illustrating the process that the training symbol generator 1161 for training training symbols according to an embodiment of the invention. At the beginning, the initial output of the shifter becomes cyclic left shift 501 set to the first training symbol, ie the output buffer 502 is filled with the first training icon (step S601). Subsequently, the symbol in the output buffer 502 is output as the first training icon at step S602. If it is determined at step S603 that more consecutive training symbols are required, the process proceeds to step S604 to form the next training symbol. In step S604, the output of the buffer becomes 502 as the input symbol of the cyclic left shift shifter 501 in the input of the shifter for cyclic left shift 501 fed back. Subsequently, the shifter leads to cyclic left shift 501 at step S605, cyclic left shift on the input symbol and outputs the shifted symbol at step S602 as the next training symbol. As described above, the amount of shift is determined according to the number of segments in the cyclic prefix of each symbol. If more training symbols are required ("N" in step S603), the process from step S604 to S605 and to S602 is repeated. In this way, successive training symbols are generated one after the other. When the number of generated successive training symbols reaches the number required to form the training sequence ("X" in step S603), the process ends.
Wie
es im Vorhergehenden beschrieben ist, werden die erzeugten Trainingssymbole
an die Trainingssequenzbildungseinheit 1162 ausgegeben.
Die Trainingssequenzbildungseinheit 1162 fügt jedem Trainingssymbol
ein zyklisches Präfix
hinzu und verkettet die Trainingssymbole, denen das zyklische Präfix hinzugefügt worden
ist, zur Bildung einer Trainingssequenz. Die erzeugte Trainingssequenz
wird beispielsweise dem in 1 gezeigten
Formatierer 117 zur Verfügung gestellt, um in den Senderahmen eingesetzt
zu werden.As described above, the generated training symbols become the training sequence formation unit 1162 output. The training sequence formation unit 1162 Adds a cyclic prefix to each training symbol and concatenates the training symbols to which the cyclic prefix has been added to form a training sequence. The generated training sequence, for example, the in 1 shown formatter 117 provided to be used in the transmission frame.
Die
gemäß dem Ausführungsbeispiel
gebildete Trainingssequenz kann in den Rahmen eingesetzt werden
und an den Empfänger
in dem Kommunikationssystem gesendet werden. Wie es nachfolgend
erläutert
ist, sind die auf diese Weise gebildeten Trainingssequenzen unempfindlich
gegenüber
einem Synchronisationsfehler. Der Empfänger kann demzufolge mit derartigen
Trainingssequenzen eine robuste Kanalschätzung durchführen.The
according to the embodiment
formed training sequence can be inserted into the frame
and to the receiver
be sent in the communication system. As below
explained
is, the training sequences formed in this way are insensitive
across from
a synchronization error. The receiver can therefore with such
Training sequences perform a robust channel estimation.
Wie
es im Vorhergehenden beschrieben ist, kann die Trainingssequenz
in das Anfangsblockfeld des Rahmens eingesetzt werden, und entsprechend extrahiert
der Extrahierer 124 in dem Empfänger 120 die Trainingssequenz
aus dem Anfangsblockfeld des Rahmens. Jedoch ist die Länge des
Anfangsblockfeldes begrenzt und gemäß bestehenden Standards relativ
kurz. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung
wir die Trainingssequenz in das Nutzlastfeld des Rahmens eingesetzt,
das wesentlich länger
als das Anfangsblockfeld ist, wie es in 7 gezeigt
ist. In Folge ist es möglich,
die Länge der
Trainingssequenz zu vergrößern. Mit
einer langen Trainingssequenz kann die Genauigkeit einer Kanalschätzung verbessert
werden, da mehr identische Symbole zum Unterdrücken des Rauschens verfügbar sind.As described above, the training sequence can be inserted into the header field of the frame, and accordingly the extractor extracts 124 in the receiver 120 the training sequence from the header field of the frame. However, the length of the header field is limited and relatively short according to existing standards. In an alternative embodiment of the invention, the training sequence is inserted into the payload field of the frame, which is much longer than the header field, as shown in FIG 7 is shown. As a result, it is possible to increase the length of the training sequence. With a long training sequence, the accuracy of a channel estimate can be improved as more identical symbols are available to suppress the noise.
Es
sei darauf hingewiesen, dass die Konfiguration und die Prozesse,
die im Vorhergehenden beschrieben sind, lediglich als ein Beispiel
zu verstehen sind. Die Erfindung ist nicht auf beliebige bestimmte im
Vorhergehenden beschriebene Ausführungsbeispiele
begrenzt. Beispielsweise sind der Sender und der Empfänger nicht
auf die in 1 gezeigte Konfiguration begrenzt. 1 zeigt
lediglich eine spezifische Konfiguration einer Art eines OFDM-Systems, in
dem die Erfindung angewendet werden kann. Wie es Fachleuten auf dem
Gebiet bewusst ist, kann es jedoch viele andere Arten von OFDM-Systemen
mit unterschiedlichen Konfigurationen geben. Beispielsweise kann
gemäß einer
Art einer Konfiguration die Zyklisches-Präfix-Einsetzeinrichtung 114 nach
dem P/S-Umsetzer 115 positioniert sein. Zudem können der
Sender und der Empfänger
beliebige Module oder Teile umfassen, die bereits bekannt sind oder zukünftig entwickelt
werden, um beliebige andere erforderliche Prozesse oder Operationen
durchzuführen.
Fachleute auf dem Gebiet können
erkennen, dass die Erfindung mit einer beliebigen modifizierten Konfiguration
implementiert werden kann, ohne von der Wesensart der Erfindung
abzuweichen.It should be noted that the configuration and the processes described above are to be understood as an example only. The invention is not limited to any particular embodiments described above. For example, the sender and the receiver are not on the in 1 limited configuration shown. 1 merely shows a specific configuration of one kind of OFDM system in which the invention can be applied. However, as those skilled in the art are aware, there may be many other types of OFDM systems with different configurations. For example, according to one type of configuration, the cyclic prefix insertion device 114 after the P / S converter 115 be positioned. Additionally, the transmitter and receiver may include any modules or parts that are already known or will be developed in the future to perform any other required processes or operations. Those skilled in the art will recognize that the invention may be implemented in any modified configuration without departing from the spirit of the invention.
Zudem
kann der im Vorhergehenden beschriebene Trainingssequenzgenerator 116 auch
beliebige Module oder Teile umfassen, die bereits bekannt sind oder
zukünftig
entwickelt werden, um beliebige andere erforderliche Prozesse oder
Operationen durchzuführen.
Beispielsweise kann der Trainingssequenzgenerator 116 ferner
einen Puffer oder einen Speicher zum vorübergehenden Speichern der Operationsdaten
oder Einstelldaten und eine Steuerung, die die Operation jedes Teils
des Trainingssequenzgenerators steuert und die bei einer Erzeugung der
Trainingssequenz verwendeten Parameter wie beispielsweise die Anzahl
der Segmente in dem zyklischen Präfix, das erste Symbol, aus
dem mehrere aufeinanderfolgende Symbole erzeugt werden, die Anzahl
der Symbole in jeder Trainingssequenz usw. einstellt, umfassen.
Da diese Module oder Teile nicht direkt auf die Erfindung bezogen
sind und ein Fachmann auf dem Gebiet dieselben willkürlich auswählen und
dem Trainingssequenzgenerator der Erfindung hinzufügen kann,
ohne von der Wesensart der Erfindung abzuweichen, sind diese Einheiten
oder Teile hierin nicht gezeigt oder beschrieben.In addition, the above-described training sequence generator 116 also include any modules or parts that are already known or will be developed in the future to perform any other required processes or operations. For example, the training sequence generator 116 a buffer or memory for temporarily storing the operation data or setting data and a controller that controls the operation of each part of the training sequence generator and the parameters used in generating the training sequence, such as the number of segments in the cyclic prefix, the first symbol which generates a plurality of consecutive symbols, sets the number of symbols in each training sequence and so on. Since these modules or parts are not directly related to the invention and one skilled in the art can arbitrarily select and add them to the training sequence generator of the invention without departing from the spirit of the invention, these units or parts are not shown or described herein.
Es
sei darauf hingewiesen, dass im Vorhergehenden das Trainingssymbol
und die Sequenz im Zeitbereich beschrieben sind. Das Trainingssymbol kann
jedoch auch im Frequenzbereich entworfen sein, solange die sich
ergebende Trainings sequenz in dem Zeitbereich die im Vorhergehenden
beschriebene Randbedingung der Erfindung erfüllt. Wenn er im Frequenzbereich
entworfen ist, kann der Trainingssequenzgenerator ferner verwandte
Modulationsmodule, beispielsweise ein IFFT-Modul, das an den Trainingssymbolen
in dem Frequenzbereich eine IFFT zur Umsetzung der Symbole in den
Zeitbereich durchführt,
umfassen. In einem derartigen Fall kann die Kanalschätzeinrichtung
die entsprechenden Demodulationsmodule, beispielsweise ein FFT-Modul, das
eine FFT an den extrahierten Zeitbereichstrainingssymbolen durchführt, um
die Symbole in den Frequenzbereich umzusetzen, umfassen. Da diese Module
nicht direkt auf die Erfindung bezogen sind und Fachleuten auf dem
Gebiet bekannt sind, wird die detaillierte Beschreibung derselben
weggelassen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung
werden die Modulationsmodule zum Erzeugen der OFDM-Symbole aus den
ursprünglichen Informationssymbolen
(beispielsweise das IFFT-Modul 113 in 1)
auch von dem Trainingssequenzgenerator verwendet, um entsprechende
Operationen an den im Frequenzbereich entworfenen Trainingssymbolen
durchzuführen.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
wird die Zyklisches-Präfix-Einsetzeinrichtung 114 auch
von dem Trainingssequenzgenerator verwendet, um den Trainingssymbolen
zyklische Präfixe
hinzuzufügen,
weshalb die im Vorhergehenden beschriebene Trainingssequenzbildungseinheit 1162 bei
dem Trainingssequenzgenerator weggelassen werden kann.It should be noted that the training symbol and the sequence in the time domain are described above. However, the training symbol may also be designed in the frequency domain as long as the resulting training sequence in the time domain satisfies the constraint of the invention described above. When designed in the frequency domain, the training sequence generator may further include related modulation modules, such as an IFFT module, that performs an IFFT on the training symbols in the frequency domain to translate the symbols into the time domain. In such a case, the channel estimator may include the corresponding demodulation modules, for example, an FFT module that performs an FFT on the extracted time domain training symbols to convert the symbols into the frequency domain. Since these modules are not directly related to the invention and are known to those skilled in the art, the detailed description thereof will be omitted. In an alternative embodiment of the invention, the modulation modules for generating the OFDM symbols from the original information symbols (for example, the IFFT module 113 in 1 ) is also used by the training sequence generator to perform appropriate operations on the frequency domain trained training symbols. In an alternative embodiment, the cyclic prefix inserter becomes 114 also from the Trainingsse used to add cyclic prefixes to the training symbols, for which reason the training sequence formation unit described above 1162 in the training sequence generator can be omitted.
Die
Wirkung der Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.The
Effect of the invention is described below with reference to the drawings
described.
Wie
es im Vorhergehenden beschrieben ist, kann die Trainingssequenz
im Frequenzbereich entworfen werden und durch eine IFFT in dem Sender
in eine Zeitbereichssequenz umgesetzt werden, und die extrahierte
Zeitbereichstrainingssequenz wird durch eine FFT in dem Empfänger in
den Frequenzbereich umgesetzt und bei einer Kanalschätzung verwendet.
In der nachfolgenden Beschreibung wird die Analyse zuerst für den Fall
erstellt, dass die Trainingssequenz in dem Frequenzbereich entworfen wird.As
As described above, the training sequence may be
in the frequency domain and by an IFFT in the transmitter
be converted into a time domain sequence, and the extracted
Time domain training sequence is determined by an FFT in the receiver
implemented the frequency domain and used in a channel estimation.
In the following description, the analysis will be made first in the case
creates that the training sequence is designed in the frequency domain.
8 ist
ein vereinfachtes Diagramm, das die Kanalschätzung mit einer Frequenzbereichstrainingssequenz
in einem OFDM-System veranschaulicht, wobei T(k) eine Frequenzbereichstrainingssequenz
bezeichnet, t(n) eine durch eine IFFT erhaltene Zeitbereichstrainingssequenz
bezeichnet, r(n) entsprechende empfangene Sequenzen in dem Zeitbereich
bezeichnet, R(k) entsprechende durch eine FFT empfangene Sequenzen
in dem Frequenzbereich bezeichnet, H(k) einen reellen Wert einer
Frequenzkanalantwort bezeichnet, Ĥ(k) ein Schätzergebnis
einer Frequenzkanalantwort bezeichnet und w(n) Rauschen darstellt.
Die entsprechende empfangene Sequenz wird durch eine FFT in dem
Frequenzbereich wiedergewonnen. Die empfangene Sequenz besteht aus
zwei Komponenten, dem Produkt aus der gesendeten Sequenz und der
Frequenzbereichskanalantwort, und dem Rauschen. Typische Kanalschätzergebnisse
durch ein LSE-Verfahren (Fehlerquadratverfahren; LSE = least square
error = kleinster quadratischer Fehler) sind der Quotient von empfangener
Sequenz zu gesendeter Sequenz. 8th Figure 10 is a simplified diagram illustrating channel estimation with a frequency domain training sequence in an OFDM system, where T (k) denotes a frequency domain training sequence, t (n) denotes a time domain training sequence obtained by an IFFT, r (n) denotes corresponding received sequences in the time domain , R (k) denotes respective sequences received by an FFT in the frequency domain, H (k) denotes a real value of a frequency channel response, Ĥ (k) denotes an estimation result of a frequency channel response, and w (n) represents noise. The corresponding received sequence is retrieved by an FFT in the frequency domain. The received sequence consists of two components, the product of the transmitted sequence and the frequency domain channel response, and the noise. Typical channel estimation results by LSE (least square error) method are the quotient of received sequence to transmitted sequence.
Bei
idealer Synchronisation in dem Empfänger wird lediglich durch Rauschen
ein Kanalschätzfehler
verursacht. Demzufolge kann eine Genauigkeit der Kanalschätzung durch
Erhöhen
des SNR (Signal to Noise Ratio = Signal/Rausch-Verhältnis) willkürlich verbessert
werden. Bei dem Vorhandensein eines Synchronisationsfehlers kommt
jedoch ISI (Inter-Symbol Interference = Intersymbol-Interferenz) auf,
da zu verschiedenen OFDM-Symbolen gehörige Komponenten an einer FFT-Operation beteiligt
sind und die durch den Synchronisationsfehler verursachten Auswirkungen
durch ein Erhöhen
des SNR nicht verringert werden können.at
Ideal synchronization in the receiver is only due to noise
a channel estimation error
caused. Consequently, an accuracy of the channel estimation by
Increase
of SNR (Signal to Noise Ratio) is arbitrarily improved
become. In the presence of a synchronization error comes
however, ISI (Inter-Symbol Interference) on,
because components associated with different OFDM symbols are involved in an FFT operation
and the effects caused by the synchronization error
by increasing
of the SNR can not be reduced.
In
den 9A–9C sind
drei unterschiedliche Arten von Synchronisationen gezeigt. In den 9A–9C sind „Vorhergehendes
Symbol", „Aktuelles
Symbol" und „Nächstes Symbol" drei aufeinanderfolgende
OFDM-Symbole in einer Trainingssequenz. Jedes Symbol weist für einen
gewissen Schutz vor ISI sein eigenes zyklisches Präfix CP auf. Ein „FFT-Fenster" zeigt den Zeitbereich
des „Aktuellen
Symbols", der durch
die Synchronisation bestimmt ist, an.In the 9A - 9C Three different types of synchronizations are shown. In the 9A - 9C For example, "preceding symbol", "current symbol" and "next symbol" are three consecutive OFDM symbols in a training sequence Each symbol has its own cyclic prefix CP for some protection from ISI An "FFT window" shows the time range of the "Current symbol", which is determined by the synchronization on.
9A zeigt
eine ideale Synchronisation ohne jeglichen Fehler, wobei das FFT-Fenster
exakt mit dem aktuellen Symbol übereinstimmt.
Es kann ohne weiteres belegt werden, dass der Schätzfehler bei
Erzielung einer idealen Synchronisation umgekehrt proportional zu
dem SNR ist. In einer derartigen Situation kann der Schätzfehler
durch Vergrößern des
SNR willkürlich
verringert werden. 9A shows an ideal synchronization without any error, with the FFT window exactly matching the current symbol. It can be readily proved that the estimation error in achieving ideal synchronization is inversely proportional to the SNR. In such a situation, the estimation error can be arbitrarily reduced by increasing the SNR.
Jedoch
ist es oft der Fall, dass ein Synchronisationsfehler besteht. 9B zeigt
eine frühe
Synchronisation, in der das FFT-Fenster früher als das aktuelle Symbol
beginnt. In dem Fall einer frühen Synchronisation
ist der Schätzfehler
ebenfalls zu dem SNR umgekehrt proportional, wenn der Faktor mit
Einheit Betrag und Phase, der durch die Versätze zwischen dem FFT-Fenster
und dem aktuellen Symbol bestimmt wird, ignoriert wird.However, it is often the case that there is a synchronization error. 9B shows an early synchronization in which the FFT window starts earlier than the current symbol. In the case of early synchronization, the estimation error is also inversely proportional to the SNR when the magnitude and phase factor determined by the offsets between the FFT window and the current symbol is ignored.
9C zeigt
eine späte
Synchronisation, in der das FFT-Fenster
später
als das aktuelle Symbol beginnt. In dem Fall der späten Synchronisation
umfasst die FFT-Ausgabe einen aufgrund der späten Synchronisation durch ISI
verursachten Term, der die Kanalschätzleistung beträchtlich
herabsetzt. Der Schätzfehler
umfasst entsprechend einen Term, der von dem SNR unabhängig ist
und somit nicht durch ein Vergrößern des
SNR verringert werden kann. Es ist klar, dass ohne einen besonderen
Entwurf von Trainingssequenzen ein Schätzergebnis einer Kanalantwort
mit herkömmlichen
Trainingssequenzen aufgrund des Synchronisationsfehlers einen nicht verringerbaren
Fehler mit sich bringt, und zwar besonders bei Vorliegen einer späten Synchronisation. 9C shows a late synchronization in which the FFT window starts later than the current symbol. In the case of late synchronization, the FFT output includes a term caused due to late synchronization by ISI, which significantly reduces channel estimation performance. The estimation error accordingly includes a term which is independent of the SNR and thus can not be reduced by increasing the SNR. It will be appreciated that without a particular design of training sequences, an estimation result of a channel response with conventional training sequences will result in a non-reducible error due to the synchronization error, especially in the presence of late synchronization.
Nach
einer Deduktion stellt sich heraus, dass der durch ISI verursachte
Term in dem Frequenzbereich zu in Relation steht, wobei
i der Index von Trainingssymbolen in dem Frequenzbereich ist, m
der Index von Unterträgern
ist, N die Anzahl von Segmenten in einem Trainingssymbol ist und
NCP die Anzahl von Segmenten in dem zyklischen
Präfix
eines Trainingssymbols ist.After a deduction, it turns out that the term caused by ISI in the frequency domain too where i is the index of training symbols in the frequency domain, m is the index of subcarriers, N is the number of segments in a training symbol, and N CP is the number of segments in the cyclic prefix of a training symbol.
Man
kann sagen, dass, wenn für alle i und m gilt, ISI unabhängig von
dem Vorhandensein einer späten
Synchronisation beseitigt wird. Folglich kann eine Genauigkeit einer
Kanalschätzung durch
Vergrößern des
SNR willkürlich
verbessert werden.You can say that if For all i and m, ISI is eliminated regardless of the presence of late synchronization. Consequently, accuracy of channel estimation can be arbitrarily improved by increasing the SNR.
Nach
einer IFFT wird die vorgenannte Randbedingung in dem Frequenzbereich
in eine identische Randbedingung in dem Zeitbereich umgesetzt: ti+1(n) = ti((n +
NCP)mod N), wobei t(n) das n-te Segment
des i-ten Trainingssymbols ist, N die Anzahl von in einem Trainingssymbol
enthaltenen Segmenten ist und (.)mod N den Modul von N anzeigt.
Es kann festgestellt werden, dass die gemäß dem im Vorhergehenden genannten
Ausführungsbeispiel
erzeugten Trainingssymbole die Randbedingung knapp füllen. Das
heißt,
unter Verwendung der gemäß dem im
Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugten Trainingssequenz
kann ISI beseitigt werden, selbst bei einer späten Synchronisation, und die Genauigkeit
der Kanalschätzung
kann durch Vergrößern des
SNR willkürlich
verbessert werden. Es wird somit selbst bei Bestehen eines späten Synchronisationsfehlers
eine robuste Kanalschätzung
erzielt.According to an IFFT, the aforementioned boundary condition in the frequency domain is converted into an identical boundary condition in the time domain: t i + 1 (n) = t i ((n + N CP ) mod N), where t (n) is the nth segment of the ith training symbol, N is the number of segments contained in a training symbol and (.) mod N indicates the modulus of N. It can be stated that the training symbols generated according to the above-mentioned embodiment just fill the boundary condition. That is, by using the training sequence generated according to the embodiment described above, ISI can be eliminated even at a late synchronization, and the accuracy of the channel estimation can be arbitrarily improved by increasing the SNR. Thus, a robust channel estimation is achieved even in the presence of a late synchronization error.
Zudem
weist jedes Trainingssymbol in der gemäß der Erfindung erzeugten Trainingssequenz sowohl
ein zyklisches Präfix
als auch ein zyklisches Suffix auf, wie es im Vorhergehenden beschrieben ist.
Somit kann durch Verwenden einer derartigen Trainingssequenz ISI
nicht nur bei einer späten
Synchronisation, sondern auch bei einer frühen Synchronisation beseitigt
werden. Durch Verwenden der gemäß der Erfindung
erzeugten Trainingssequenz ist es somit möglich, eine robuste Kanalschätzung bei Vorliegen
einer beliebigen Art von Synchronisationsfehler durchzuführen.moreover
each training symbol in the training sequence generated according to the invention both
a cyclic prefix
as well as a cyclic suffix as described above.
Thus, by using such a training sequence, ISI
not only at a late
Synchronization, but also eliminated at an early synchronization
become. By using according to the invention
generated training sequence, it is thus possible to have a robust channel estimation in presence
to perform any kind of synchronization error.
Ein
weiterer Vorteil der Erfindung zeigt sich darin, dass die erzeugte
Trainingssequenz nicht nur für
eine Kanalschätzung,
sondern auch eine Demodulationsleistungsmessung verwendet werden
kann.One
Another advantage of the invention is that the generated
Training sequence not only for
a channel estimation,
but also a demodulation power measurement can be used
can.
Wie
bekannt, können
die herkömmlichen Trainingssequenzen
nicht für
eine Messung einer Demodulationsleistung verwendet werden, da Symbole
in herkömmlichen
Trainingssequenzen sich beträchtlich
von modulierten Datensymbolen unterscheiden. Da die Trainingssymbole
und Datensymbole mit verschiedenen Modulationsschemata moduliert
werden, können
Trainingssequenzen nicht durch einen Datendemodulator in dem Empfänger verarbeitet
werden.As
known, can
the conventional training sequences
not for
a measurement of a demodulation power can be used because symbols
in conventional
Training sequences are considerable
different from modulated data symbols. Because the training symbols
and modulate data symbols with different modulation schemes
can, can
Training sequences are not processed by a data demodulator in the receiver
become.
Es
hat sich gezeigt, dass, wenn die Symbole Ti(m)
in den Sequenzen modulierte Datensymbole sind, eine Relation in dem Symbolsatz desselben
Modulationsschemas für
die meisten Anwendungen mit der Einstellung von NCP =
N/4 oder NCP = N/2 bestehen bleibt. Das
heißt, die
Randbedingung beim Erzeugen der Trainingssymbole gemäß der Erfindung
wird aufrechterhalten, selbst wenn die Symbole modulierte Datensymbole desselben
Modulationsschemas sind. Folglich wird gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung die Trainingssequenz durch Verwenden eines modulierten
Datensymbols als das erste Trainingssymbol erzeugt. Aufgrund der
gemäß der Erfindung
entworfenen Randbedingung sind alle nachfolgenden erzeugten Trainingssymbole
modulierte Datensymbole desselben Modulationsschemas wie des des
ersten Trainingssymbols. Somit erhält die Trainingssequenz nicht
nur eine Unempfindlichkeit gegenüber
einem Synchronisationsfehler, sondern auch eine Kontinuität des Modulationsschemas
für jedes
Symbol aufrecht. Folglich kann mit der gemäß diesem Ausführungsbeispiel
erzeugten Trainingssequenz nicht nur die Kanalantwort präzise geschätzt werden,
sondern es kann auch die Demodulationsleistung gemessen werden.
Folglich kann der Empfänger
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ferner eine Demodulationsleistungsmesseinheit (in
den Figuren nicht gezeigt) umfassen, die aufgebaut ist, um basierend
auf den gemäß der Erfindung
entworfenen Trainingssymbolen eine Demodulationsleistungsmessung
durchzuführen.It has been found that when the symbols T i (m) in the sequences are modulated data symbols, a relation in the symbol set of the same modulation scheme for most applications with the setting of N CP = N / 4 or N CP = N / 2. That is, the constraint on generating the training symbols according to the invention is maintained even if the symbols are modulated data symbols of the same modulation scheme. Thus, according to one embodiment of the invention, the training sequence is generated by using a modulated data symbol as the first training symbol. Due to the boundary condition designed in accordance with the invention, all subsequently generated training symbols are modulated data symbols of the same modulation scheme as that of the first training symbol. Thus, the training sequence not only maintains insensitivity to a synchronization error but also maintains continuity of the modulation scheme for each symbol. Consequently, with the training sequence generated according to this embodiment, not only the channel response can be estimated accurately, but also the demodulation power can be measured. Thus, according to an embodiment of the invention, the receiver may further comprise a demodulation power measurement unit (not shown in the figures) configured to perform a demodulation power measurement based on the training symbols designed according to the invention.
Das
im Vorhergehenden erläuterte
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im Zusammenhang mit einem SISO-OFDM-System beschrieben.
Die Erfindung lässt
sich jedoch auch auf ein MIMO-OFDM-System anwenden.The
explained above
embodiment
The invention is described in connection with a SISO-OFDM system.
The invention leaves
but also apply to a MIMO-OFDM system.
10 ist
ein Blockdiagramm, das eine exemplarische Konfiguration eines Senders
in einem MIMO-OFDM-System schematisch veranschaulicht. Anstelle
von einer Sendeantenne in dem SISO-OFDM-System kann der Sender des
MIMO-OFDM-Systems
mehrere Antennen Tx1, ..., Txn, aufweisen, wie es in 10 gezeigt
ist. Die zu sendenden Informationen werden zuerst einer Zeit-Raum-Codierung
unterworfen, um mehrere Sätze
von der jeweiligen Antenne entsprechenden Signalen zu erzeugen.
Jeder Satz von Signalen wird auf einem gesonderten Verarbeitungsweg
für die
entsprechende Antenne verarbeitet und anschließend von der entsprechenden
Antenne gesendet. Wie es in dem Fachgebiet bekannt ist, ist die
Verarbeitung (Basisbandmodulation, OFDM-Modulation usw.) auf jedem
Weg dieselbe wie die des SISO-OFDM, weshalb eine detaillierte Beschreibung
hierin weggelassen ist. 10 FIG. 12 is a block diagram schematically illustrating an exemplary configuration of a transmitter in a MIMO OFDM system. FIG. Instead of a transmitting antenna in the SISO OFDM system, the transmitter of the MIMO OFDM system may have a plurality of antennas Tx1, ..., Txn, as shown in FIG 10 is shown. The information to be transmitted is first subjected to time-space coding to generate a plurality of sets of signals corresponding to the respective antenna. Each set of signals is processed on a separate processing path for the corresponding antenna and then transmitted by the corresponding antenna. As is known in the art, the processing (baseband modulation, OFDM modulation, etc.) on each path is the same as that of the SISO OFDM, and a detailed description thereof is omitted herein.
In
dem MIMO-OFDM-System sollten die Trainingssequenzen für jede Antenne
erzeugt werden, und die Trainingssequenzen sollten derart entworfen
sein, dass die Sequenzen für
unterschiedliche Senderantennen orthogonal zueinander sind. Ein
Beispiel von herkömmlichen
Trainingssequenzen für
ein MIMO-OFDM-System mit vier Senderantennen ist in 11 gezeigt.In the MIMO-OFDM system, the training sequences should be generated for each antenna, and the training sequences should be designed such that the sequences for different transmitter antennas are orthogonal to one another. An example of conventional training sequences for a MIMO OFDM system with four transmitter antennas is in FIG 11 shown.
In 11 zeigt
ti(j) das j-te Segment des i-ten Trainingssymbols
der Trainingssequenz an, und Tx1, Tx2, Tx3 und Tx4 zeigen jeweils
die vier Senderantennen an. Die für verschiedene Antennen entworfenen
Trainingssequenzen sind orthogonal zueinander. Jedoch wird bei den
herkömmlichen
Trainingssequenzen die Randbedingung einer zyklischen Verschiebung
zwischen aufeinanderfolgenden Symbolen nicht erfüllt. Derartige Sequenzen sind
empfindlich gegenüber
einem Synchronisationsfehler, im Besonderen gegenüber einer
späten
Synchronisation, und können
demzufolge zum Bereitstellen einer exakten Kanalschätzung nicht
verwendet werden.In 11 t i (j) indicates the jth segment of the ith training symbol of the training sequence, and Tx1, Tx2, Tx3 and Tx4 respectively indicate the four transmitter antennas. The training sequences designed for different antennas are orthogonal to each other. However, in the conventional training sequences, the boundary condition of a cyclic shift between successive symbols is not satisfied. Such sequences are sensitive to a synchronization error, in particular to late synchronization, and thus can not be used to provide an accurate channel estimate.
Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird jedes Trainingssymbol in der herkömmlichen
Trainingssequenz durch ein Paar von Trainingssymbolen ersetzt, die
die gemäß der Erfindung entworfene
Randbedingung erfüllen. 12 zeigt
ein Beispiel von gemäß dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugten Trainingssequenzen.According to one embodiment of the invention, each training symbol in the conventional training sequence is replaced by a pair of training symbols that satisfy the constraint designed in accordance with the invention. 12 shows an example of training sequences generated according to the embodiment of the invention.
Wie
es in 12 gezeigt ist, wird jedes Trainingssymbol
in der gezeigten herkömmlichen
Trainingssequenz in 11 durch ein Paar von Trainingssymbolen
ersetzt, bei dem das zweite des Paars die zyklisch nach links verschobene
Version des ersten ist. Das heißt,
jedes Paar von Trainingssymbolen in den Trainingssequenzen erfüllt die
im Vorhergehenden beschriebene Randbedingung. Folglich sind die
Trainingssequenzen unempfindlich gegenüber einem Synchronisationsfehler.
Andererseits ist das erste jedes in 12 gezeigten
Paars von Symbolen dasselbe wie das entsprechende in den in 11 gezeigten
herkömmlichen
Trainingssequenzen. Folglich sind die gemäß dem Ausführungsbeispiel für unterschiedliche
Antennen erzeugten Trainingssequenzen ebenfalls orthogonal zueinander.
Derartige Sequenzen können
verwendet werden, um Kanäle
zwischen verschiedenen Senderantennen und einem einzelnen Empfänger zu
identifizieren, da die Orthogonalität zwischen verschiedenen Sequenzen
bewahrt wird.As it is in 12 is shown, each training symbol in the conventional training sequence shown in FIG 11 is replaced by a pair of training symbols in which the second of the pair is the cyclically shifted left version of the first. That is, each pair of training symbols in the training sequences satisfies the constraint described above. Consequently, the training sequences are insensitive to a synchronization error. On the other hand, the first one is each in 12 shown pairs of symbols the same as the corresponding in the in 11 shown conventional training sequences. Consequently, the training sequences generated according to the embodiment for different antennas are also orthogonal to each other. Such sequences can be used to identify channels between different transmitter antennas and a single receiver since the orthogonality is preserved between different sequences.
Es
sei auch darauf hingewiesen, dass bei den in 12 gezeigten
Trainingssequenzen das zyklische Präfix des zweiten Symbols in
jedem Paar von Trainingssymbolen lediglich das zyklische Suffix des
ersten Trainingssymbols ist. Beispielsweise ist das durch die erste
Antenne Tx1 gesendete zweite Paar von Trainingssymbolen (t2(4), t2(1), t2(2), t2(3), t2(4), t2(1), t2(2), t2(3), t2(4), t2(1)). Es
zeigt sich, dass das erste Trainingssymbol (t2(1),
t2(2), t2(3), t2(4)) ein zyklisches Präfix t2(4)
aufweist und dass das zweite Trainingssymbol (t2(2),
t2(3), t2(4), t2(1)) ein zyklisches Präfix t2(1)
aufweist, das auch das zyklische Suffix des ersten Trainingssymbols
ist. Somit ist für
den Fall einer frühen
Synchronisation auch ISI weitgehend verringert.It should also be noted that at the in 12 training sequences shown, the cyclic prefix of the second symbol in each pair of training symbols is merely the cyclic suffix of the first training symbol. For example, the second pair of training symbols transmitted by the first antenna Tx1 (t 2 (4), t 2 (1), t 2 (2), t 2 (3), t 2 (4), t 2 (1), t 2 (2), t 2 (3), t 2 (4), t 2 (1)). It can be seen that the first training symbol (t 2 (1), t 2 (2), t 2 (3), t 2 (4)) has a cyclic prefix t 2 (4) and that the second training symbol (t 2 (2), t 2 (3), t 2 (4), t 2 (1)) has a cyclic prefix t 2 (1), which is also the cyclic suffix of the first training symbol. Thus, in the case of early synchronization, ISI is also greatly reduced.
Folglich
können
die gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung erzeugten Trainingssequenzen bei Vorhandensein einer
beliebigen Art von Synchronisationsfehler in einem MIMO-OFDM-System
für eine
robuste Kanalschätzung
verwendet werden. Da das erste Trainingssymbol jedes Paars von Trainingssymbolen
in der Trainingssequenz gemäß der Erfindung
dasselbe wie das entsprechende Symbol in der herkömmlichen
Trainingssequenz sein kann, könnten
sämtliche
Schätzverfahren,
die mit herkömmlichen
Trainingssequenzen arbeiten können,
in dem Empfänger
mit dem ersten empfangenen Trainingssymbol in jedem Paar von Trainingssymbolen
verwendet werden. Auch können
die Trainingssequenzen in das Anfangsblockfeld oder das Nutzlastfeld
von Rahmen eingesetzt werden, und es kann eine Demodulationsleistungsmessung
realisiert werden, wenn die Trainingssequenzen durch modulierte Datensymbole
erzeugt werden.consequently
can
the according to this
embodiment
The invention generated training sequences in the presence of a
any kind of synchronization error in a MIMO OFDM system
for one
robust channel estimation
be used. As the first training symbol of each pair of training symbols
in the training sequence according to the invention
the same as the corresponding symbol in the conventional one
Training sequence could be
all
Estimation methods,
the with conventional
Training sequences can work,
in the receiver
with the first received training symbol in each pair of training symbols
be used. Also can
the training sequences in the header field or the payload field
can be used by frames, and it can be a demodulation power measurement
be realized when the training sequences by modulated data symbols
be generated.
Bei
dem im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jede Trainingssequenz
für die
entsprechende Antenne von mehreren Paaren von Trainingssymbolen
gebildet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses bestimmte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise
kann jede Trainingssequenz für
die entsprechende Antenne mehrere Gruppen von Trainingssymbolen
enthalten, und jede Gruppe von Trainingssymbolen kann mehr als zwei Trainingssymbole
enthalten, die die gemäß der Erfindung
entworfene Randbedingung erfüllen,
solange jedes Sequenz, als ein Ganzes genommen, zu den Sequenzen
für andere
Antennen orthogonal ist.at
In the embodiment described above, each training sequence
for the
corresponding antenna of several pairs of training symbols
educated. However, the invention is not limited to this particular embodiment. For example
can any training sequence for
the corresponding antenna several groups of training symbols
included, and each group of training symbols can have more than two training symbols
containing the according to the invention
fulfill the designed boundary condition,
as long as each sequence, taken as a whole, belongs to the sequences
for others
Antennas is orthogonal.
Aus
der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass mit der Erfindung
eine robuste Kanalschätzung,
die gegenüber
einem Synchronisationsfehler unempfindlich ist, sowohl in SISO-OFDM- als
auch in MIMO-OFDM-Kommunikationssystemen durchgeführt werden
kann. Es gibt noch viele weitere Vorteile der Erfindung gegenüber herkömmlichen
Lösungen.
Beispielsweise ist keine Modifikation des Rahmenformats erforderlich,
was bedeutet, dass die Erfindung in einem beliebigen Kommunikationssystem,
das auf einem Standard einer SISO/MIMO-OFDM-Übertragung basiert, angewendet
werden kann. Wenn die Trainingssymbole durch modulierte Symbole
erzeugt werden, ist es möglich,
zur Vergrößerung der
Effizienz sowohl eine Demodulationsleistungsmessung als auch eine
Kanalschätzung
unter Verwendung desselben Satzes von Trainingssequenzen durchzuführen. Es
gibt auch keine Beschränkung
bezüglich
der Algorithmen einer Kanalschätzung,
was bedeutet, dass fast sämtliche
der in dem Fachgebiet bekannten typischen Algorithmen eingesetzt
werden können.Out
It can be seen from the foregoing description that with the invention
a robust channel estimation,
the opposite
a synchronization error is insensitive, both in SISO-OFDM- as
also be performed in MIMO-OFDM communication systems
can. There are many more advantages of the invention over conventional ones
Solutions.
For example, no modification of the frame format is required
which means that the invention in any communication system,
which is based on a standard of SISO / MIMO-OFDM transmission
can be. If the training symbols are due to modulated symbols
be generated, it is possible
to enlarge the
Efficiency both a Demodulationsleistungsmessung and a
channel estimation
using the same set of training sequences. It
There is no limit
in terms of
the algorithms of a channel estimation,
which means that almost all
the typical algorithms known in the art
can be.
Es
werden Experimente in einem MIMO-OFDM-System vorgenommen. 13A veranschaulicht die Konstellation der gesendeten
Symbole, 13B veranschaulicht die empfangenen
Symbole für
den Fall, dass die Kanalschätzung
unter Verwendung der herkömmlichen
Trainingssequenzen und bei Vorhandensein einer späten Synchronisation durchgeführt wird,
und 13C veranschaulicht die empfangenen
Symbole für
den Fall, dass die Kanalschätzung
unter Verwendung der Trainingssequenzen, wie sie in 12 gezeigt
sind, und bei Vorhandensein einer späten Synchronisation durchgeführt wird.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, wird die Demodulationsleistung
durch die Erfindung beträchtlich verbessert,
da kein ISI in der Demodulation besteht.Experiments are performed in a MIMO-OFDM system. 13A illustrates the constellation of the transmitted symbols, 13B illustrates the received symbols in the case where the channel estimation is performed using the conventional training sequences and in the presence of late synchronization, and 13C FIG. 14 illustrates the received symbols in the case where the channel estimation is performed using the training sequences as shown in FIG 12 are shown and performed in the presence of a late synchronization. As can be seen from the figures, the demodulation performance is considerably improved by the invention since there is no ISI in the demodulation.
14 veranschaulicht
die reelle Kanalantwort zwischen einer Senderantenne und einer Empfängerantenne
in einem MIMO-OFDM-System mit zwei Senderantennen und zwei Empfängerantennen und
entsprechende Schätzergebnisse
bei Vorliegen einer späten
Synchronisation. Die horizontale Achse stellt den Index von Unterträgern dar,
und die vertikale Achse stellt den Betrag einer Frequenzkanalantwort
dar. Es ist deutlich zu sehen, dass das Schätzergebnis, das erhalten wird,
wenn die Trainingssequenzen verwendet werden, die Paarsymbole gemäß der Erfindung
enthalten, sehr nahe bei dem reellen Kanalwert liegt, wohingegen
das Ergebnis, das erhalten wird, wenn die herkömmlichen Trainingssequenzen,
die einzelne Symbole enthalten, verwendet werden, einen durch ISI
verursachten großen
Fehler aufweist. 14 illustrates the real channel response between a transmitter antenna and a receiver antenna in a MIMO OFDM system with two transmitter antennas and two receiver antennas and corresponding estimation results in the presence of a late synchronization. The horizontal axis represents the index of subcarriers and the vertical axis represents the magnitude of a frequency channel response. It can clearly be seen that the estimation result obtained when using the training sequences containing the pair symbols according to the invention is very close is the real channel value, whereas the result obtained when the conventional training sequences containing individual symbols are used has a large error caused by ISI.
Die
Auswirkung eines Synchronisationsfehlers auf eine Kanalschätzung ist
als eine Funktion eines Synchronisationsfehlers in 15 aufgetragen. Die
horizontale Achse stellt den Synchronisationsfehler in einer Anzahl
von Zeitbereichsabtastwerten zwischen einer geschätzten Startzeit
von Symbolen und einer reellen Startzeit dar. Die vertikale Achse zeigt
den mittleren quadratischen Fehler einer Kanalschätzung. Auf
der horizontalen Achse bedeutet „0" eine ideale Synchronisation, ein negativer
Wert bedeutet eine frühe
Synchronisation und ein positiver Wert bedeutet eine späte Synchronisation.
Es gibt einen deutlichen Anstieg des Kanalschätzfehlers aufgrund eines Auftretens
einer späten
Synchronisation, wenn die herkömmlichen
Trainingssequenzen, die einzelne Symbole erhalten, verwendet werden,
wohingegen der Fehler von Schätzergebnissen
bei Verwendung der Trainingssequenzen, die Paarsymbole gemäß der Erfindung
enthalten, entlang der gesamten horizontalen Achse keine Veränderung
aufweist. Diese Tatsache zeigt, dass die gemäß der Erfindung erzeugten Trainingssequenzen bei
Vorliegen sämtlicher
Arten von Synchronisationsfehlern genaue Kanalschätzergebnisse
liefern können.The effect of a synchronization error on a channel estimate is as a function of a synchronization error in 15 applied. The horizontal axis represents the synchronization error in a number of time domain samples between an estimated start time of symbols and a real start time. The vertical axis shows the mean squared error of a channel estimate. On the horizontal axis, "0" means ideal synchronization, a negative value means early synchronization, and a positive value means late synchronization There is a significant increase in channel estimation error due to occurrence of late synchronization when the conventional training sequences are the single symbols whereas the error of estimation results using the training sequences containing paired symbols according to the invention has no change along the entire horizontal axis This fact shows that the training sequences generated according to the invention are accurate channel estimation results in the presence of all types of synchronization errors can deliver.
Es
sei darauf hingewiesen, dass die in jedem Konfigurationsblockdiagramm
gezeigten Blöcke
nicht notwendigerweise konkrete Bauteile sein müssen. Die Blöcke sind
gemäß Funktionen
derselben unterteilt und können
in einem einzigen Bauteil oder in mehreren Bauteilen ausgeführt sein.
Das heißt,
die Funktion jeder Einheit kann durch mehrere unterschiedliche Bauteile
durchgeführt
werden oder es können
die Funktionen mehrerer Einheiten durch ein einzelnes Bauteil durchgeführt werden.
Ferner kann die Funktion in verteilter Art und Weise durchgeführt werden.
Beispielsweise kann, wenn der Trainingssymbolgenerator die Trainingssymbole
in dem Frequenzbereich erzeugt, der IFFT-Prozess durch eine gesonderte
IFFT-Einheit in dem Trainingssequenzgenerator oder der ursprünglichen
IFFT-Einheit des Senders durchgeführt werden. Auch können die
Trainingssymbole, bevor ihnen die zyklischen Präfixe hinzugefügt werden,
mit Datensymbolen in dem Rahmen kombiniert werden und anschließend zusammen
mit einem anderen Abschnitt des Rahmens der Zyklisches-Präfix-Einsetzung
unterworfen werden. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann eine beliebige bestimmte
Topologie des Senders erstellen, solange die erzeugten Trainingssequenzen
am Ende die gemäß der Erfindung
entworfene Randbedingung erfüllen.It
it should be noted that in each configuration block diagram
shown blocks
not necessarily be concrete components. The blocks are
according to functions
divided and can
be executed in a single component or in multiple components.
This means,
The function of each unit can be made up of several different components
carried out
be or can
the functions of multiple units are performed by a single component.
Furthermore, the function can be performed in a distributed manner.
For example, if the training symbol generator is the training symbols
generated in the frequency domain, the IFFT process by a separate
IFFT unit in the training sequence generator or the original one
IFFT unit of the transmitter. Also, the
Training symbols before the cyclic prefixes are added to them
combined with data symbols in the frame and then together
with another portion of the frame of the cyclic prefix insertion
be subjected. A person skilled in the art can choose any particular one
Create topology of the station as long as the generated training sequences
in the end according to the invention
fulfilled boundary conditions.
Die
bestimmten Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Vorhergehenden im Zusammenhang mit einem SISO-OFDM-System
oder einem MIMO-OFDM-System beschrieben. Fachleute auf dem Gebiet
können
jedoch erkennen, dass die Erfindung in einem beliebigen anderen
Kommunikationssystem eingesetzt werden kann, in dem Trainingssequenzen verwendet
werden.The
certain embodiments
The invention above is related to a SISO OFDM system
or a MIMO-OFDM system. Professionals in the field
can
however, recognize that the invention in any other
Communication system can be used, used in the training sequences
become.
Es
sollte ebenfalls darauf geachtet werden, dass die in den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen
der Erfindung beschriebene Randbedingung im Hinblick auf ein Beseitigen
von ISI aus der Ausgabe des FFT-Fensters entworfen ist. Es können jedoch auch
andere Sequenzen entworfen und erzeugt werden, derart, dass die
Sequenzen die Anforderungen, gegenüber einem Synchronisationsfehler
unempfindlich zu sein, erfüllen.
Nach dem Lesen der Beschreibung können Fachleute auf dem Gebiet
die im Vorhergehenden beschriebene Randbedingung modifizieren, ohne
von der Wesensart der Erfindung abzuweichen.It
Care should also be taken that in the previous
embodiments
The invention describes a boundary condition with regard to elimination
designed by ISI from the output of the FFT window. It can, however, too
other sequences are designed and generated such that the
Sequences the requirements, against a synchronization error
to be insensitive.
After reading the description, experts in the field
modify the boundary condition described above, without
to deviate from the nature of the invention.
Die
Elemente der Erfindung können
in Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination derselben
implementiert werden und in Systemen, Untersystemen, Komponenten
oder Unterkomponenten derselben eingesetzt werden. Wenn sie in Software
implementiert werden, sind die Elemente der Erfindung Programm-
oder Codesegmente, die zum Durchführen der erforderlichen Aufgaben
verwendet werden. Die Programm- oder
Codesegmente können
in einem maschinenlesbaren Medium gespeichert werden oder durch
ein in einer Trägerwelle ausgeführtes Datensignal über ein Übertragungsmedium
oder eine Kommunikationsverknüpfung
gesendet werden. Das „maschinenlesbare
Medium" kann ein
beliebiges Medium umfassen, das Informationen speichern oder übertragen
kann. Beispiele eines maschinenlesbaren Mediums umfassen eine elektronische
Schaltung, ein Halbleiterspeicherbauteil, ein ROM, einen Flash-Speicher,
ein löschbares
ROM (EROM), eine Diskette, eine CD-ROM, eine optische Platte, eine
Festplatte, ein faseroptisches Medium, eine Hochfrequenzverknüpfung (HF-Verknüpfung), usw.
Die Codesegmente können über Computernetze
wie beispielsweise das Internet, Intranet usw. heruntergeladen werden.The elements of the invention may be implemented in hardware, software, firmware or a combination thereof and employed in systems, subsystems, components or subcomponents thereof. When implemented in software, the elements of the invention are program or code segments used to perform the required tasks. The program or code segments may be stored in a machine-readable medium are stored or transmitted by a carried out in a carrier wave data signal via a transmission medium or a communication link. The "machine-readable medium" may include any medium that can store or transfer information Examples of a machine-readable medium include an electronic circuit, a semiconductor memory device, a ROM, a flash memory, an erasable ROM (EROM), a floppy disk, a CD -ROM, an optical disk, a hard disk, a fiber optic medium, a high-frequency link (RF link), etc. The code segments can be downloaded via computer networks such as the Internet, intranet, etc.
Die
bestimmten Ausführungsbeispiele
gemäß der Erfindung
wurden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung
ist jedoch nicht durch die bestimmten Konfigurationen und Prozesse, die
in den Zeichnungen gezeigt sind, beschränkt. Die Erfindung kann in
anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von der Wesensart
oder essentiellen Charakteristika derselben abzuweichen. Beispielsweise
können
die in dem spezifischen Ausführungsbeispiel
beschriebenen Trainingssequenzen modifiziert werden, solange sie
die gemäß der Erfindung
entworfene Randbedingung erfüllen.
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele
sollen somit in jeder Beziehung als veranschaulichend und nicht
als beschränkend
verstanden werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung nicht durch
die vorangehende Beschreibung, sondern die angehängten Patentansprüche angezeigt
ist, und sämtliche Änderungen, die
innerhalb der Bedeutung und des Gleichwertigkeitsbereichs der Patentansprüche liegen,
sollen somit von denselben umfasst sein.The
certain embodiments
according to the invention
were described with reference to the drawings. The invention
However, this is not determined by the specific configurations and processes
shown in the drawings are limited. The invention can be found in
other specific forms are executed without being essential
or to deviate from essential characteristics thereof. For example
can
those in the specific embodiment
described training sequences are modified as long as they
those according to the invention
fulfilled boundary conditions.
The present embodiments
should thus be illustrative in every respect and not
as limiting
The scope of the invention is not to be understood
the foregoing description, but the appended claims indicated
is, and any changes that
are within the meaning and range of equivalency of the claims,
should therefore be covered by the same.
